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EP2356326A1 - Zweitakt-verbrennungsmotor - Google Patents

Zweitakt-verbrennungsmotor

Info

Publication number
EP2356326A1
EP2356326A1 EP09799483A EP09799483A EP2356326A1 EP 2356326 A1 EP2356326 A1 EP 2356326A1 EP 09799483 A EP09799483 A EP 09799483A EP 09799483 A EP09799483 A EP 09799483A EP 2356326 A1 EP2356326 A1 EP 2356326A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
piston
fuel
diameter plane
overflow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP09799483A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2356326B1 (de
Inventor
Josef Ganglmayr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kirchberger Roland
Original Assignee
Kirchberger Roland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kirchberger Roland filed Critical Kirchberger Roland
Publication of EP2356326A1 publication Critical patent/EP2356326A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2356326B1 publication Critical patent/EP2356326B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • F02B25/18—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke the charge flowing upward essentially along cylinder wall adjacent the inlet ports, e.g. by means of deflection rib on piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • F02F1/22—Other cylinders characterised by having ports in cylinder wall for scavenging or charging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/24—Pistons  having means for guiding gases in cylinders, e.g. for guiding scavenging charge in two-stroke engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a two-stroke internal combustion engine having at least one piston receiving cylinder head cylinder, with a crankcase fluidly connected to the cylinder via transfer ports which are opposed to each other symmetrically with respect to a diameter plane of the cylinder determined by the axis of an exhaust passage , And with two to this diameter plane symmetrically arranged fuel injectors whose nozzle axes intersect each other in the bottom dead center of the piston above the piston crown in the diameter plane.
  • the injection nozzles are arranged so that they lie symmetrically on both sides of a diameter plane determined by the axis of the outlet channel, with the nozzle axes intersecting in the cylinder axis (EP 0 591 509 B1), the higher power range results when using both injection nozzles the fuel distribution in the fuel space favorable symmetrical conditions, but not in idle and in the lower part load range, if only one injector is used.
  • the injectors are arranged asymmetrically, so that one injector is in the determined by the axis of the outlet channel diameter plane of the cylinder, while the other injector is aligned with an angular displacement on one side of this diameter plane so that the nozzle axes of the two injection nozzles facing away from the outlet channel Cut side of the cylinder axis, in the bottom dead center of the piston below the piston crown (EP 0302045 A2), so only in idle and in the lower part load range symmetric conditions for the mixture preparation can be ensured, not in the full load range.
  • the invention is therefore based on the object, a two-stroke internal combustion engine of the type described in such a way that a results in advantageous mixture formation both at idle and in the lower part-load range as well as in the full load range, namely with a reduction of the flushing losses and the hydrocarbon emissions.
  • the invention achieves this object by virtue of the fact that the nozzle axes intersect each other on the side of the cylinder axis facing away from the outlet channel and extend at least approximately in the outflow direction of the respective overflow channels provided on the opposite side of the diameter plane and in that the piston engages on a peripheral side facing at least one of the injection nozzles Has shell opening for injecting fuel into the crankcase.
  • the greatest relative velocity for the fuel preparation can be utilized between the fuel flow flowing into the combustion chamber from the respectively opposite overflow channel into the combustion chamber, which cooperates in the interaction with the arrangement symmetry when using both injectors and thus in the range of higher part loads and in full load operation leads to an advantageous mixture distribution in the combustion chamber.
  • the point of intersection of the nozzle axes on the side of the cylinder axis facing away from the outlet channel displaces the fanning of the injected fuel jets essential for the mixture preparation by means of the air blown in through the overflow channels in the opposite direction to the fuel into the cylinder half facing away from the outlet channel, so that flushing losses can be largely avoided.
  • the fuel will not flow through this injection nozzle into the combustion chamber above the piston crown, but in a manner known per se (AT 503 127 B1) through a jacket opening of the piston on that of the injection nozzle Peripheral side injected into the crankcase. Due to the flow movement in the crankcase and on the underside of the piston, there is a substantial uniform distribution of the injected fuel and in consequence to a uniform entry of the fuel mixture through the overflow into the combustion chamber of the cylinder. This ensures a symmetrical fuel distribution in the combustion chamber even at idle and in the lower part load range.
  • an overflow channel designed as an erection channel with an outflow direction directed against the cylinder head and lying in the diameter plane, which extends above the point of intersection of the nozzle axes, can be provided on the side diametrically opposite the outlet channel. Due to the flow of this Aufrichtkanals, which meets the jets of injected fuel before the main fuel jets collide, resulting from the symmetrical to the diameter plane arranged Studentsströmkanälen a directed against the cylinder head, combined gas flow, in which the fuel is finely distributed.
  • the nozzle axes of the injectors can intersect the cylinder inner surface of the height between the control edges of the transfer ports and the exhaust port.
  • the injection nozzle is therefore charged only with the low pressures at the end of the expansion phase.
  • the temperature is kept low by the incoming fresh air, so that coking in the nozzle area can be effectively prevented.
  • the on the Control edges of the overflow and the outlet channel related altitude of the injectors also allows for the mixture preparation in the combustion chamber advantageous inclination angle of the nozzle axes and depending on the Ausströmabête the transfer channels.
  • Overflow of a jacket opening of the piston is opposite, it raises within the piston an increased gas flow with the effect that can build up in the piston area no higher fuel concentration, which eliminates all associated with a fuel enrichment in the piston area disadvantages.
  • FIG. 1 shows a two-stroke internal combustion engine according to the invention in a cross section in the region of the outflow openings of the transfer channels
  • Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 3 and the
  • the crankcase 10 and the combustion chamber 11 of the cylinder 1 are pairwise opposite, arranged symmetrically to the diameter plane 5 overflow channels 12, 13 and 14, 15 are provided.
  • the cylinder 1 has a discharge channel 4 diametrically opposite overflow as Aufrichtkanal 16 which opens between the injection nozzles 6, 7 in the combustion chamber 11, as can be seen in particular in FIGS. 3 and 4.
  • the arrangement is made in such a way that the nozzle axes 8 are essentially directed counter to one of the two overflow channels 12, 13 or 14, 15 opening on the cylinder side opposite the diameter plane 5, that is to say the outflow direction 17 of the overflow channels 12, 13 or the outflow direction 18 of the overflow channels 14, 15 in the direction of the nozzle axis 8 of the respective opposite injection nozzles 6, 7 extend.
  • the overflow channels 12, 13 in its mouth region, the injection nozzles 6, 7 opposite, as can be seen from Figs. 4 and 5.
  • the nozzle axes 8 intersect the cylinder inner surface of the height between the control edges 20 of the transfer channels 12, 13, 14, 15 and the outlet channel 4, as shown in FIG. This arrangement ensures that the injection nozzles 6, 7 are loaded only with the low pressures at the end of the expansion phase and are preserved from combustion residues by deposits, because the coking temperature required for this purpose by the fresh air flowing in via the straightening channel 16 and the hot exhaust gases from the nozzle area is not achieved.
  • the fuel can be injected through a shell opening 21 in the piston 2 when using only one injector, as shown in FIG. 6 is indicated.
  • Such a fuel injection requires a corresponding control, for example, of the injection nozzle 6 during the compression phase.
  • both injectors 6, 7 can be controlled accordingly, when the piston 2 has two each of an injection nozzle 6, 7 associated shell openings 21.
  • the fuel By introducing the fuel via the piston 2 into the crankcase 10, the fuel is mixed with the intake into the crankcase 10 fresh air and conveyed through the overflow 12 to 16 in the combustion chamber 11, wherein adjusts a corresponding uniform distribution of the fuel due to the gas flows.
  • a fuel-enriched charge zone results at the bottom of the piston in the region of the piston head 3.
  • the overflow 12, 13 emanating from an opening provided in the cylinder 1 inlet 22, which in the stroke position range of the piston 2 for the open transfer channels (Fig. 5) the shell openings 21 of the piston 2 are opposite, so that due to Flow through these overflow channels 12, 13, the gas areas detected below the piston head 3 and flushed out into the combustion chamber 11.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Es wird ein Zweitakt-Verbrennungsmotor mit wenigstens einem einen Kolben (2) aufnehmenden, mit einem Zylinderkopf versehenen Zylinder (1), mit einem Kurbelgehäuse (10), das mit dem Zylinder (1) über Überströmkanäle (12 bis 16) strömungsverbunden ist, die einander symmetrisch bezüglich einer durch die Achse eines Auslasskanals (4) bestimmten Durchmesserebene (5) des Zylinders (1) gegenüberliegen, und mit zwei zu dieser Durchmesserebene (5) symmetrisch angeordneten Einspritzdüsen (6, 7) für Kraftstoff beschrieben, deren Düsenachsen (8) einander in der unteren Totpunktlage des Kolbens (2) oberhalb des Kolbenbodens (3) in der Durchmesserebene (5) schneiden. Um vorteilhafte Spülbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Düsenachsen (8) einander auf der vom Auslasskanal (4) abgewandten Seite der Zylinderachse schneiden und zumindest angenähert in Ausströmrichtung (17) der jeweils auf der gegenüberliegenden Seite der Durchmesserebene (5) vorgesehenen Überströmkanäle (12, 13) verlaufen und dass der Kolben (2) auf einer zumindest einer der Einspritzdüsen (6, 7) zugekehrten Umfangsseite eine Mantelöffnung (21) zum Einspritzen von Kraftstoff in das Kurbelgehäuse (10) aufweist.

Description

Zweitakt-Verbrennungsmotor
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitakt-Verbrennungsmotor mit wenigstens einem einen Kolben aufnehmenden, mit einem Zylinderkopf versehenen Zylinder, mit einem Kurbelgehäuse, das mit dem Zylinder über Überströmkanäle strömungsverbunden ist, die einander symmetrisch bezüglich einer durch die Achse eines Auslasskanals bestimmten Durchmesserebene des Zylinders gegenüberliegen, und mit zwei zu dieser Durchmesserebene symmetrisch angeordneten Einspritzdüsen für Kraftstoff, deren Düsenachsen einander in der unteren Totpunktlage des Kolbens oberhalb des Kolbenbodens in der Durchmesserebene schneiden.
Stand der Technik
Da übliche Einspritzdüsen Kraftstoff nur in einem begrenzten Mengenbereich je Einspritzzyklus zur Verfügung stellen können, ist es insbesondere für leistungsstarke Zweitakt-Verbrennungsmotoren bekannt (EP 0 302 045 A2, EP 0 591 509 B1), zwei Einspritzdüsen vorzusehen, sodass bei einem geringen Kraftstoffbedarf im Leerlauf und im unteren Teillastbereich eine Einspritzdüse, im oberen Teillastbereich und bei Volllast jedoch beide Einspritzdüsen beaufschlagt werden. Sind dabei die Einspritzdüsen so angeordnet, dass sie symmetrisch zu beiden Seiten einer durch die Achse des Auslasskanals bestimmten Durchmesserebene liegen, wobei sich die Düsenachsen in der Zylinderachse schneiden (EP 0 591 509 B1), so ergeben sich im höheren Leistungsbereich beim Einsatz beider Einspritzdüsen für die Kraftstoffverteilung im Brenn- raum günstige symmetrische Verhältnisse, nicht aber im Leerlauf und im unteren Teillastbereich, wenn nur eine Einspritzdüse zum Einsatz kommt. Außerdem weisen die beiden Kraftstoffstrahlen nach ihrem Aufeinandertreffen im Bereich der Zylinderachse und dem dadurch bedingten Auffächern der Kraftstoffströmung eine erhebliche Strömungskomponente in Richtung gegen den Auslasskanal auf, was einerseits zu Spülverlusten und anderseits zu einer erhöhten Kohlenwasserstoffemission führt, weil die aus dem Kurbelgehäuse über die Überströmkanäle quer zur Kraftstoffströmung in den Brennraum eindringende Luft eine Benetzung des Kolbenbodens mit Kraftstoff nicht verhindern kann, der über den Kolbenboden gegen die Zylinderwände abfließt.
Werden die Einspritzdüsen unsymmetrisch angeordnet, sodass eine Einspritzdüse in der durch die Achse des Auslasskanals bestimmten Durchmesserebene des Zylinders liegt, während die andere Einspritzdüse mit einer Winkelversetzung auf einer Seite dieser Durchmesserebene so ausgerichtet wird, dass sich die Düsenachsen der beiden Einspritzdüsen auf der vom Auslasskanal abgewandten Seite der Zylinderachse schneiden, und zwar in der unteren Totpunktlage des Kolbens unterhalb des Kolbenbodens (EP 0302045 A2), so können nur im Leerlauf und im unteren Teillastbereich symmetrische Verhältnisse für die Gemischaufbereitung sichergestellt werden, nicht im Volllastbereich. Dazu kommt, dass aufgrund der Düsenausrichtung gegen den Kolbenboden dessen Benetzung mit Kraftstoff angestrebt wird, um eine entsprechende Verdampfung des Kraftstoffs auf dem heißen Kolbenboden zu ermöglichen, doch hat sich gezeigt, dass die hiefür innerhalb der Takte zur Verfügung stehende Zeit nicht ausreicht und daher die Nachteile der mit Kraftstoff benetzten Kolben- und Zylinderwandflächen insbesondere hinsichtlich der Kohlenwasserstoffemissionen durchschlagen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Zweitakt-Verbrennungsmotor der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass sich eine vorteilhafte Gemischbildung sowohl im Leerlauf und im unteren Teillastbereich als auch im Volllastbereich ergibt, und zwar bei einer Verringerung der Spülverluste und der Kohlenwasserstoffemissionen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Düsenachsen einander auf der vom Auslasskanal abgewandten Seite der Zylinderachse schneiden und zumindest angenähert in Ausströmrichtung der jeweils auf der gegenüberliegenden Seite der Durchmesserebene vorgesehenen Überströmkanäle verlaufen und dass der Kolben auf einer zumindest einer der Einspritzdüsen zugekehrten Umfangsseite eine Mantelöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff in das Kurbelgehäuse aufweist.
Durch die Ausrichtung der Düsenachsen gegenüber der Ausströmrichtung des jeweils gegenüberliegenden Überströmkanals kann zwischen der in Richtung der Düsenachse eingespritzten Kraftstoffströmung und der aus dem jeweils gegenüberliegenden Überströmkanal in den Brennraum einströmenden Luft die aufgrund der entgegengerichteten Geschwindigkeitskomponenten jeweils größte Relativgeschwindigkeit für die Kraftstoffaufbereitung genützt werden, was im Zusammenwirken mit der Anordnungssymmetrie beim Einsatz beider Einspritzdüsen und damit im Bereich höherer Teillasten und im Volllastbetrieb zu einer vorteilhaften Gemischverteilung im Brennraum führt. Der Schnittpunkt der Düsenachsen auf der vom Auslasskanal abgewandten Seite der Zylinderachse verlagert die für die Gemischaufbereitung wesentliche Auffächerung der eingespritzten Kraftstoffstrahlen mit Hilfe der durch die Überströmkanäle gegensinnig zum Kraftstoff eingeblasenen Luft in die vom Auslasskanal abgekehrte Zylinderhälfte, sodass Spülverluste weitgehend vermieden werden können. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, dass die Kraftstoffstrahlen und die entgegengerichteten Luftströmungen oberhalb des Kolbenbodens aufeinandertreffen, was zu einer vom Kolbenboden weg gegen den Zylinderkopf gerichteten Strömung des sich bildenden Gemischs führt und daher eine Kohlenwasserstoffemissionen bedingende Benetzung des Kolbenbodens mit Kraftstoff verhindert. - A -
Wird für den Leerlauf und den unteren Teillastbereich nur eine Einspritzdüse eingesetzt, so wird der Kraftstoff durch diese Einspritzdüse nicht in den Brennraum oberhalb des Kolbenbodens, sondern in an sich bekannter Weise (AT 503 127 B1) durch eine Mantelöffnung des Kolbens auf der der Einspritzdüse zugekehrten Umfangsseite in das Kurbelgehäuse eingespritzt. Durch die Strömungsbewegung im Kurbelgehäuse und an der Kolbenunterseite kommt es zu einer weitgehenden Gleichverteilung des eingespritzten Kraftstoffs und in folge zu einem gleichmäßigen Eintrag des Kraftstoffluftgemischs durch die Überströmkanäle in den Brennraum des Zylinders. Damit ist auch im Leerlauf und im unteren Teillastbereich eine symmetrische Kraftstoffverteilung im Brennraum gewährleistet.
Zur Unterstützung einer vorteilhaften Gemischaufbereitung beim Einsatz beider Einspritzdüsen kann auf der dem Auslasskanal diametral gegenüberliegenden Seite des Zylinders ein als Aufrichtkanal ausgebildeter Überströmkanal mit einer gegen den Zylinderkopf gerichteten, in der Durchmesserebene liegenden Ausströmrichtung vorgesehen werden, die oberhalb des Schnittpunkts der Düsenachsen verläuft. Durch die Strömung dieses Aufrichtkanals, die auf die Strahlen des eingespritzten Kraftstoffs trifft, bevor die Kraftstoffhauptstrahlen aufeinanderstoßen, ergibt sich zusammen mit den Strömungen aus den symmetrisch zur Durchmesserebene angeordneten Überströmkanälen eine gegen den Zylinderkopf gerichtete, vereinigte Gasströmung, in der der Kraftstoff fein verteilt wird.
Um für die Einspritzung des Kraftstoffs vorteilhafte Druckverhältnisse im Zylinder zu erreichen, können die Düsenachsen der Einspritzdüsen die Zylinderinnenfläche der Höhe nach zwischen den Steuerkanten der Überströmkanäle und des Auslasskanals schneiden. Die Einspritzdüse wird demnach nur mit den geringen Drücken am Ende der Expansionsphase belastet. Außerdem wird die Temperatur durch die einströmende Frischluft niedrig gehalten, sodass eine Verkokung im Düsenbereich wirksam unterbunden werden kann. Die auf die Steuerkanten der Überströmkanäle und des Auslasskanals bezogene Höhenlage der Einspritzdüsen erlaubt auch für die Gemischaufbereitung im Brennraum vorteilhafte Neigungswinkel der Düsenachsen und davon abhängig der Ausströmabschnitte der Überströmkanäle.
Geht wenigstens einer der Überströmkanäle von einer im Zylinder vorgesehenen Einströmöffnung aus, die im Hublagenbereich des Kolbens für den geöffneten
Überströmkanal einer Mantelöffnung des Kolbens gegenüberliegt, so stellt sich innerhalb des Kolbens eine erhöhte Gasströmung mit der Wirkung ein, dass sich im Kolbenbereich keine höhere Kraftstoffkonzentration aufbauen kann, womit alle mit einer Kraftstoffanreicherung im Kolbenbereich verbundenen Nachteile entfallen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zweitakt-Verbrennungsmotor in einem Querschnitt im Bereich der Ausströmöffnungen der Überströmkanäle,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie M-Il der Fig. 1 ,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie Ml-Ml der Fig. 1 ,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und die
Fig. 5 und 6 einen schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1 mit dem Kolben in der unteren und der oberen Totpunktstellung.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Vom Motorblock eines Zweitakt-Verbrennungsmotors ist in der Zeichnung lediglich ein Zylinder 1 ohne Zylinderkopf angedeutet. Der in der unteren Totpunktlage gezeichnete Kolben ist mit 2 bezeichnet und weist einen Kolbenboden 3 auf. Auf der dem Auslasskanal 4 gegenüberliegenden Zylinderseite sind symmetrisch zu einer durch die Achse des Auslasskanals 4 bestimmten Durchmesserebene 5 zwei Einspritzdüsen 6, 7 vorgesehen, deren Düsenachsen 8 sich in der Durchmesserebene 5 schneiden, und zwar in einem Schnittpunkt 9, der unteren Totpunktlage des Kolbens 2 oberhalb des Kolbenbodens 3 liegt, wie dies insbesondere der Fig. 5 entnommen werden kann.
Zwischen dem Kurbelgehäuse 10 und dem Verbrennungsraum 11 des Zylinders 1 sind einander paarweise gegenüberliegende, symmetrisch zur Durchmesserebene 5 angeordnete Überströmkanäle 12, 13 und 14, 15 vorgesehen. Zusätzlich weist der Zylinder 1 einen dem Auslasskanal 4 diametral gegenüberliegenden Überströmkanal als Aufrichtkanal 16 auf, der zwischen den Einspritzdüsen 6, 7 in den Verbrennungsraum 11 mündet, wie dies insbesondere den Fig. 3 und 4 entnommen werden kann. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Düsenachsen 8 im Wesentlichen einem der beiden auf der bezüglich der Durchmesserebene 5 gegenüberliegenden Zylinderseite mündenden Überströmkanäle 12, 13 bzw. 14, 15 entgegengerichtet ist, dass also die Ausströmrichtung 17 der Überströmkanäle 12, 13 oder die Ausströmrichtung 18 der Überströmkanäle 14, 15 in Richtung der Düsenachse 8 der jeweils gegenüberliegenden Einspritzdüsen 6, 7 verlaufen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Überströmkanäle 12, 13 in ihrem Mündungsbereich den Einspritzdüsen 6, 7 entgegengerichtet, wie dies aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich wird. Durch diese Maßnahme wird eine vorteilhafte Auffächerung des eingespritzten Kraftstoffstrahls und eine feine Verteilung des Kraftstoffs innerhalb der Gasströmung erreicht, weil aufgrund der dem Kraftstoffstrahl entgegengerichteten Luftströmung aus den jeweils gegenüberliegenden Überströmkanälen 12, 13 die höchste Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftstoffstrahl und Luftströmung für die Kraftstoffverteilung genützt werden kann. Die Ausrichtung der Düsenachsen 8 in der Weise, dass deren Schnittpunkt 9 in der unteren Totpunktlage des Kolbens 2 oberhalb des Kolbenbodens 3 zu liegen kommt, verhindert eine Benetzung des Kolbenbodens mit Kraftstoff, der durch die über die Überströmkanäle 12, 13 bzw. 14, 15 in den Verbrennungsraum 11 eingeblasene Frischluft gegen den Zylinderkopf weg vom Kolbenboden 3 mitgeris- sen wird, was eine vorteilhafte Kraftstoffverteilung im Verbrennungsraum 11 nach sich zieht, insbesondere, wenn die Ausströmrichtung 19 des Aufrichtkanals 16 oberhalb des Schnittpunkts 9 der Düsenachsen 8 verläuft (Fig. 3), weil in diesem Fall die Frischluft aus dem Aufrichtkanal 16 auf die Kraftstoffstrahlen auftritt, bevor sich die Hauptströme dieser Kraftstoffstrahlen vereinigen, sodass die Ableitung des Kraftstoffs vom Kolbenboden 3 bereits durch die Luftströmung aus dem Aufrichtkanal 16 eingeleitet und unterstützt wird. Der Gefahr, dass Kraftstoff teilweise mit dem Abgas durch den Auslasskanal 4 ausgetragen wird, wird dadurch begegnet, dass der Schnittpunkt 9 der Düsenachsen 8 auf der dem Auslasskanal 4 abgewandten Seite der Zylinderachse liegt und folglich die entstehenden Gastströmungen den über die Einspritzdüsen 6, 7 eingespritzten Kraftstoff vom Auslasskanal 4 weg gegen den Zylinderkopf hin mitreißen.
Damit vorteilhafte Druckverhältnisse für die Kraftstoffeinspritzung genützt werden können, schneiden die Düsenachsen 8 die Zylinderinnenfläche der Höhe nach zwischen den Steuerkanten 20 der Überströmkanäle 12, 13, 14, 15 und des Auslasskanals 4, wie dies aus der Fig. 3 hervorgeht. Diese Anordnung stellt sicher, dass die Einspritzdüsen 6, 7 nur mit den geringen Drücken am Ende der Expansionsphase belastet und vor Verbrennungsrückständen durch Ablagerungen bewahrt werden, weil die hiefür erforderliche Verkokungstemperatur durch die über den Aufrichtkanal 16 einströmende und die heißen Abgase aus dem Düsenbereich verdrängende Frischluft nicht erreicht wird.
Um im Leerlauf und im unteren Teillastbereich nur eine Einspritzdüse einsetzen zu können, ohne eine unsymmetrische Kraftstoffverteilung im Verbrennungsraum 11 befürchten zu müssen, kann der Kraftstoff beim Einsatz nur einer Einspritzdüse durch eine Mantelöffnung 21 in den Kolben 2 eingespritzt werden, wie dies in der Fig. 6 angedeutet ist. Eine solche Kraftstoffeinspritzung bedingt eine entsprechende Ansteuerung beispielsweise der Einspritzdüse 6 während der Verdichtungsphase. Obwohl in der Mehrzahl der Fälle die Kraftstoffeinspritzung in den Kolben 2 nur durch eine der Einspritzdüsen 6, 7 erfol- gen wird, können auch beide Einspritzdüsen 6, 7 entsprechend angesteuert werden, wenn der Kolben 2 zwei je einer Einspritzdüse 6, 7 zugehörige Mantelöffnungen 21 aufweist. Durch die Einbringung des Kraftstoffs über den Kolben 2 in das Kurbelgehäuse 10 wird der Kraftstoff mit der in das Kurbelgehäuse 10 angesaugten Frischluft vermengt und über die Überströmkanäle 12 bis 16 in den Verbrennungsraum 11 gefördert, wobei sich eine entsprechende Gleichverteilung des Kraftstoffs aufgrund der Gasströmungen einstellt. Es besteht allerdings die Gefahr, dass sich an der Kolbenunterseite im Bereich des Kolbenbodens 3 eine an Kraftstoff angereicherte Ladungszone ergibt. Zur Vermeidung solcher an Kraftstoff reicheren Bereiche können beispielsweise die Überströmkanäle 12, 13 von einer im Zylinder 1 vorgesehenen Einströmöffnung 22 ausgehen, die im Hublagenbereich des Kolbens 2 für die geöffneten Überströmkanäle (Fig. 5) den Mantelöffnungen 21 des Kolbens 2 gegenüberliegen, sodass aufgrund der Strömung durch diese Überströmkanäle 12, 13 die Gasbereiche unterhalb des Kolbenbodens 3 erfasst und in den Verbrennungsraum 11 ausgespült werden. Da das Gasgemisch durch diese Überströmkanäle 12, 13 dann einen höheren Kraftstoffanteil aufweist als die Gasgemische in den dem Auslasskanal 4 benachbarten Überströmkanälen 14, 15, kann eine Verringerung der Spülverluste und der damit verbundenen Kohlenwasserstoffemissionen erzielt werden. Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn die Spülung der Kolbenunterseite über den Aufrichtkanal 16 erfolgt, der dann über eine entsprechende Mantelöffnung im Kolben 2 mit dem Kraftstoffluftgemisch aus dem Kurbelgehäuse 10 gespeist wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Zweitakt-Verbrennungsmotor mit wenigstens einem einen Kolben (2) aufnehmenden, mit einem Zylinderkopf versehenen Zylinder (1), mit einem Kurbelgehäuse (10), das mit dem Zylinder (1) über Überströmkanäle (12 bis 16) strömungsverbunden ist, die einander symmetrisch bezüglich einer durch die Achse eines Auslasskanals (4) bestimmten Durchmesserebene (5) des Zylinders (1) gegenüberliegen, und mit zwei zu dieser Durchmesserebene (5) symmetrisch angeordneten Einspritzdüsen (6, 7) für Kraftstoff, deren Düsenachsen (8) einander in der unteren Totpunktlage des Kolbens (2) oberhalb des Kolbenbodens (3) in der Durchmesserebene (5) schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenachsen (8) einander auf der vom Auslasskanal (4) abgewandten Seite der Zylinderachse schneiden und zumindest angenähert in Ausströmrichtung (17) der jeweils auf der gegenüberliegenden Seite der Durchmesserebene (5) vorgesehenen Überströmkanäle (12, 13) verlaufen und dass der Kolben (2) auf einer zumindest einer der Einspritzdüsen (6, 7) zugekehrten Umfangsseite eine Mantelöffnung (21) zum Einspritzen von Kraftstoff in das Kurbelgehäuse (10) aufweist.
2. Zweitakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Auslasskanal (4) diametral gegenüberliegenden Seite des Zylinders (1) ein als Aufrichtkanal (16) ausgebildeter Überströmkanal mit einer gegen den Zylinderkopf gerichteten, in der Durchmesserebene (5) liegenden Ausströmrichtung (19) vorgesehen ist, die oberhalb des Schnittpunkts (9) der Düsenachsen (8) verläuft.
3. Zweitakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenachsen (8) der Einspritzdüsen (6, 7) die Zylinderinnenfläche der Höhe nach zwischen den Steuerkanten (20) der Überströmkanäle (12, 13, 14, 15) und des Auslasskanals (4) schneiden.
4. Zweitakt-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Überströmkanäle (12 bis 16) von einer im Zylinder (1) vorgesehenen Einströmöffnung (22) ausgeht, die im Hublagenbereich des Kolbens (2) für den geöffneten Überströmkanal (12 bis 16) einer Mantelöffnung (21) des Kolbens (2) gegenüberliegt.
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